Digitální opto vstup pro zarušené vedení

[Memphis]

Ahoj lidi,

Udělal jsem návrh vstupu s optočlen-em. Tento digitální vstup, by měl být ovládán 12V až 24V logikou (viz V2) v relativně zarušeném prostředí. Je potřeba aby tento vstup spolehlivě fungoval i pro dlouhé vedení (100m) a v teplotním rozsahu -20 až +70°C. Můj návrh je lehce teplotně závislý (tranzistor T3). K V2 si ještě představte unipolární 30V transil jako ochrana. VM1 je vstup procesoru řady STM32.

Mám tedy tři dotazy:
1) Jestli někoho nenapadá elegatné řešení jak teplotní závistlost T3 eliminovat (levně a pokud možno nedělat další složitosti).

2) Napadá někoho nejaké lepší a zárověn cenově stejně levné zapojení?

3) Myslíte že toto zapojení je použitelné v reálu, nebo tam jsou nejaké zásadní problémi?

PS: ODAR1 má být PC357N4T

Děkuji za radu
TK

[Zaky]

Řekl bych, že stavíš kombajn někde, kde to není vůbec potřeba. Předpokládám, že vedení je mezi zdrojem a ledkou optočlenu, tedy k ledce bych dal antiparalelně ochrannou diodu a nějaký ten malý C, k tomu do série odpor, aby byl proud ledkou při max. napájecím napětí ještě podle specifikace a šel bych od toho. Pokud bys trval na málo se měnícím proudu ledkou podle ovládacího napětí, tak bych dal místo ledky tak 8V2 zenerku a na ní pak připojil ledku optočlenu přes příslušný rezistor. Předpokládám, že signál se přenáší pomalu, tedy není to digitální linka pro přenost dat. Pokud by hrozilo, že by rušení mohlo rozsvítit ledku, můžeš to ještě přizatížit paralelním rezistorem.

[Zaky]

Řekl bych, že stavíš kombajn někde, kde to není vůbec potřeba. Předpokládám, že vedení je mezi zdrojem a ledkou optočlenu, tedy k ledce bych dal antiparalelně ochrannou diodu a nějaký ten malý C, k tomu do série odpor, aby byl proud ledkou při max. napájecím napětí ještě podle specifikace a šel bych od toho. Pokud bys trval na málo se měnícím proudu ledkou podle ovládacího napětí, tak bych dal místo ledky tak 8V2 zenerku a na ní pak připojil ledku optočlenu přes příslušný rezistor. Předpokládám, že signál se přenáší pomalu, tedy není to digitální linka pro přenost dat. Pokud by hrozilo, že by rušení mohlo rozsvítit ledku, můžeš to ještě přizatížit paralelním rezistorem.

[Memphis]

Hmm, něco na tom bude. Třeba tento návrh je jednoduchší a mohl by dobře chodit... mám dilema. Potřebuji jistotu, že ten vstup nebude kravit a nebude zbírat indukované rušení.

[Zaky]

Rezistor na začátku vedení bych tam nedával, ať je to v neaktivním stavu na vysoké impedanci a nemůže smyčkou téct proud od indukovaného rušení. Je třeba v systému nemít nic, co funguje jako diodový detektor, pokud se rušení může v jedné polaritě usměrňovat a nabíjet se z toho kondenzátor, bude se tak dít. Myslím, že cos namaloval, bude OK, ale dal bych zenerku 8V2 a větší odpor do série s ledkami.

[Zaky]

Rezistor na začátku vedení bych tam nedával, ať je to v neaktivním stavu na vysoké impedanci a nemůže smyčkou téct proud od indukovaného rušení. Je třeba v systému nemít nic, co funguje jako diodový detektor, pokud se rušení může v jedné polaritě usměrňovat a nabíjet se z toho kondenzátor, bude se tak dít. Myslím, že cos namaloval, bude OK, ale dal bych zenerku 8V2 a větší odpor do série s ledkami.

[serviceman]

Musí to být galvanicky oddělené?

[Zaky]

100 m vedení do vstupu MCU? Galvanické oddělení je nanejvýš vhodné. A jak jsem psal už v jiných vláknech, země by se měly spojit bezpečnostním C, jinak hrozí průraz optočlenu statikou.

[Zaky]

100 m vedení do vstupu MCU? Galvanické oddělení je nanejvýš vhodné. A jak jsem psal už v jiných vláknech, země by se měly spojit bezpečnostním C, jinak hrozí průraz optočlenu statikou.

[OMA50]

Nenapsal jsi jak bude vypadat vstupní signál,jestli bude vstup jen spínat optočlen zapnuto/vypnuto napětím 12-24V nebo zda se bude pomalu měnit....nebo bude mít pořád stejnou polaritu?
Dále jakou požaduješ el.pevnost.
Ochranu před statikou můžeš udělat i tak,že před optočlenem připojíš vývody optočlenu A a K IRLED dvěma UNI-transily k zemi.
Dále transily přímo na vstup co připojíš kabel...ale musíš uvážit zda se nemůžou i otevřít v případě signálu...to by pak způsoblo zkrat pro signál a pak si můžeš zničit předcházející obvody na začátku kabelu....

Hochu a pokud můžeš ,nepoužívej simulační programy....pro méně zkušené je to k ničemu,jen ti to zamotá hlavu.
Chce to letovat,letovat,letovat a letovat....a měřit.....měřit...

[Zaky]

Transily k zemi nedoporučuji, není to galvanické oddělení, v případě rozdílu potenciálů na obou stranách přes transil/y poteče proud, může dojít i k poškození nečeho, pokud by byl rozdíl potenciálů větší a vnitřní odpor zdroje malý, třeba, že až přehoří vedení, které bude pochopitelně signálové a tedy malého průřezu. Kondenzátor naproti tomu pouze nedovolí, aby došlo k prudkému nárůstu napětí, což nastává právě tehdy, když do vedení někdo/něco šlehne jiskru statiky. DC a pomalé změny potenciálů naproti tomu mohou vůči sobě nerušeně cestovat tak, jak to galvanické oddělení umožňuje.

[Zaky]

Transily k zemi nedoporučuji, není to galvanické oddělení, v případě rozdílu potenciálů na obou stranách přes transil/y poteče proud, může dojít i k poškození nečeho, pokud by byl rozdíl potenciálů větší a vnitřní odpor zdroje malý, třeba, že až přehoří vedení, které bude pochopitelně signálové a tedy malého průřezu. Kondenzátor naproti tomu pouze nedovolí, aby došlo k prudkému nárůstu napětí, což nastává právě tehdy, když do vedení někdo/něco šlehne jiskru statiky. DC a pomalé změny potenciálů naproti tomu mohou vůči sobě nerušeně cestovat tak, jak to galvanické oddělení umožňuje.

[termit256]

Nepises nic o frekvenci spinani, pripustnem zpozdeni ani jak to ma byt spolehlive.

[OMA50]

Pokud budou transily až přímo u A K IRLED,tak už budou za stablilizačními obvody,který nedovolí nadměrný proud....je teda fakt,že jak říká kolega ZAKY spíš radši dát ten kondíček...i když zase....když to vyženem do extrému...pokud bude jeden konec C připojen na zem GND s MCU,začnou se svádět špičky do této země což zase může způsobit problémy...proto raději C proti PE.Špička může i příjít ze strany PE,ani zem tedy nikdy není zem.
a na vstup svorkovnice zařadit do obou vodičů odpory cca 10R a za ně hned dát transil,pak kdyžtak přehoří ty R....,pak budou následovat stabiliz.obvody pro IRLED a pak případně ten kondík C

[Memphis]

Pánové klid, stavíte se na zadní zbytečně. Je potřeba aby pulz šířky 0.5ms byl detekován na straně procesoru za pomocí EXTI (External interupt on falling or rising edge).

Jak bude vypadat vstupní signál? Pravděpodbobně tak, že logická nula bude nekde mezi 0-3V s proudem někde mezi 0-3mA. Logická jedna bude někde mezi 11-29V s max. zátěžovím proudem 30mA. Vedení po kterém příjde logický stav bude soubežně s dalšími úrovňově tomuto podobnými. Signál může být řízen obyč relátkem 100ky metrů daleko, ale může to být i cizí zdroj se společnou zemí nebo taky to může být paralelně pověšeno na X zařízení (třebars taková EPS).
Jediné co lze zaručit je polarita signálu, proto je paralelne (neni to na schematu videt) k V2 unipolární transil 30V který fyzikálně umožnuje napětí na vstupných svorkách v rozsahu -0,7V až 30V.
Zem vstupu vůči PE bude řešen přes Y2 kondenzátor o hodnotě 2,2nF 250VAC 400VDC. Stejně tak je zem procesoru řešena taky přes Y2.

Simulační programy jsou super věc, vím moc dobře jaké mají neduchy a jak odlišná realita může být, ten první obvod postu už mám na bastl desce a funguje dobře. Je malinko teplotně závislý (to mě trošku štve) ale dá se to.

Potřebuji zde názor odborníka, který chápe zapojení co jsem splodil a zárověn dokáže z praxe říct svůj názor. Jde mě o to, zda je obvod pro řízení vstupů dostatečně robustní a spolehlivý a jestli pak náhodou neexistuje již lepší řešení odolné vůči šumu, ESD, parazitním kapacitám a indukčnostem, které se běžne vyskytují na běžných zvonko drátech v domácím i průmyslovém prostředí. Mnou navržený obvod má napěťovou hysterezi cca 4V, vstupní proudovou necitlivost do cca 3mA, spínací napětí někde mezi 6-8V v závistlosti na teplotě a odběrem v sepnutém stavu cca od 10mA do 20mA rozsahu od 12-24V.

[termit256]

Jestli je ten pulz jen 0.5ms a ma to byt 100% spolehlive to je docela pruser. Jak casto se muze opakovat? Bude rozdil navrhovat zarizeni kde jich prijde 1000 za sekundu, nebo treba jednou za pul hodiny. Jak moc vadi zpozdeni? Nejlepsi by bylo kdybys napsal k cemu konkretne ma cely bazmek slouzit, at z tebe nemusime pacit informace ktere si neuvedomis ze jsou potreba.

To cos namaloval bude s nejvetsi pravdepodobnosti k nicemu. Na stole funguje vsechno, ale v zarusenem prostredi staci par metru kabelu a bez problemu ti naindukovany bordel rozsviti led v optoclenu.

[Memphis]

Je to řídící vstup pro frekvenční měnič. Akceptovatelné spoždění (delay) max 1ms.

Z čeho usuzuješ, že bastl který jsem dal dokupy bude s největší pravděpodobností k ničemu? Když ani nevíš co vše jsem na něm testoval a meřil. Můžeš prosím své pochybení odůvodnit? Nebo mě jen hážeš do pytle mezi ostatní bastlíře

[termit256]

Soudim ze zkusenosti. Ruseni v parametrech tveho uzitecneho signalu se ti tam proste naindukuje a neni zadny zpusob jak ho od signalu odlisit.

Priklad, na stroji mam IRC snimac ktery posila 24V AB signal do prumysloveho PLC, Jsou to podobne pulzy jako mas ty, ktere se pocitaji a meri to polohu. Je tam cca 15m dvojite stineneho kabelu a za hodku nebo dve to zacne viditelne ujizdet, pokud se pocitadlo nevynuluje, coz znamena ze detekovalo desitky falesnych pulzu.

Pokud je to na frekvencni menic, doporucoval bych ridit ho po datove sbernici. Tam jsou problemy s rusenim osetrene.

[Memphis]

Super, to je dobrá zkušenost. Datový vstup jsem u tohoto produktu řešil přes CAN, ale bohužel kvůli zpětné kompatibilitě musím tam dát i klasické řídící vstupy.
Na starém designu byl pouze do série odpor 4k7 a nic víc, žádná ochrana, žadný transil ani Y2 kondik, nic. Byl s tím údajně dost problém a všude kde to bylo naprd to řešili přidáním relé, který celou tu záležitost oddělil a řešil (pochopitlně bylo rele podstatně pomalejší ale také jim postačilo). Jenže relé se opotřebuje a výjezd servisáka je více než jistý.

Minimální šířka pulzu do 1ms by se taky ještě dala akceptovat, ale delší už ne. Je to z důvodu ochrany. Jeden ze vstupů je STOP, který musí zastavit chod systému.